化石资源危机和环境污染问题加速了世界各国对生物质资源的研究和开发。糠醛是一种重要的平台化合物，其直接或间接生产的有机化学品多达1600种，已成为生物基化学品研究领域的一大热点。然而，传统生物基糠醛生产工艺浓度极低，造成极高的分离能耗和生产成本。因此，开发高效的糠醛分离技术具有重要意义。渗透汽化具有稳定性高、能耗低与细胞毒性小等特点，无需额外引入化学品，可极大降低分离过程的能耗；其核心膜材料主导着过程经济性。近日，北京化工大学秦培勇教授课题组在国际期刊《J. Clean. Prod.》发表题为“Recent progress in pervaporation membranes for furfural recovery: A mini review”（DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.136481）的综述文章。从渗透汽化膜材料类型、分离特性、制备方法及其糠醛分离过程耦合等方面，回顾了糠醛渗透汽化分离用膜的最新进展；展望了有关膜材料的发展机遇与挑战。文章第一作者为北京化工大学博士生庄严，通讯作者为北京化工大学司志豪博士与秦培勇教授。

  针对糠醛分离用膜，课题组前期报道了可见光交联PDMS膜的方法，解决了紫外光在操作过程中的光污染问题(J. Membr. Sci. 2022, 653, 120515)；从分子动力学角度考察了乙烯基改性PDMS糠醛吸附和分离性能（Sep. Purif. Technol. 2021, 258, 118006）；采用无溶剂过程制备了高疏水性PTFPMS膜(Sep. Purif. Technol. 2020, 235, 116144)；通过COF-300粒子缺陷工程抑制水分子传输、强化糠醛分子传输，制备高性能混合基质膜（J. Membr. Sci. 2019, 579, 141-150）。

  近年来糠醛渗透汽化分离膜主要集中在聚合物膜，如PDMS、PTFPMS、PUU和PEBA等，及其以ZIF-8、ZIF-7、石墨烯、MIL-53、COF-300、POSS为填料的混合基质膜，相关报道数逐渐增加。本文详细阐述了聚合物膜与糠醛分子相互作用关系，概括了氟化、嵌段共聚和交联结构调整等疏水性强化的方法。针对当前有机膜制备效率低的问题，介绍了以热交联法和光交联法为基础的过程优化方法，如过程参数优化和预聚体分子重构等。进一步总结了混合基质膜中粒子分散性及其与聚合物相容性对分离性能的影响，从粒子/渗透分子/聚合物相互作用的角度介绍了提升糠醛分子传质的方法，如粒子缺陷工程、尺寸调控和疏水性改性等。此外，本文针对真实糠醛分离耦合过程的膜污染和能耗不友好问题，概述了当前抗污膜开发的进展以及汽提-渗透汽化多级耦合的应用情况。总之，渗透汽化技术对于糠醛生物基路线的分离具有非常大的应用潜力，更多高质量的膜材料有待开发。

图1 糠醛渗透汽化分离用膜概要示意图

图2 渗透汽化分离糠醛研究报道数

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136481

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